Aplicații și avantaje ale bateriei cu ioni de sodiu

Introducere

În lumea în evoluție rapidă a stocării energiei, bateriile litiu-ion se impun ca o alternativă promițătoare la bateriile litiu-ion și plumb-acid tradiționale. Având în vedere cele mai recente progrese tehnologice și o cerere tot mai mare de soluții durabile, bateriile sodiu-ion prezintă un set unic de avantaje. Acestea se remarcă prin performanțele lor excelente la temperaturi extreme, capacitățile impresionante de viteză și standardele ridicate de siguranță. Acest articol analizează aplicațiile interesante ale bateriilor sodiu-ion și explorează modul în care acestea ar putea înlocui bateriile plumb-acid și parțial bateriile litiu-ion în scenarii specifice - toate acestea oferind în același timp o soluție rentabilă.

Kamada Power este un Producători de baterii cu ioni de sodiu din China, oferind Baterie cu ioni de sodiu de vânzare și Baterie cu ioni de sodiu de 12V 100Ah, Baterie cu ioni de sodiu de 12V 200Ah, sprijin Baterie nano personalizată tensiune (12V, 24V, 48V), capacitate (50Ah, 100Ah, 200Ah, 300Ah), funcție, aspect și așa mai departe.

1.1 Avantaje multiple ale bateriei sodiu-ion

Atunci când sunt comparate cu bateriile litiu-fier-fosfat (LFP) și bateriile ternare cu litiu, bateriile litiu-ion de sodiu prezintă o combinație de puncte forte și domenii care necesită îmbunătățiri. Pe măsură ce aceste baterii vor intra în producția de masă, se așteaptă ca ele să se remarce prin reducerea costurilor datorate materiilor prime, păstrarea superioară a capacității la temperaturi extreme și performanțe excepționale. Cu toate acestea, ele au în prezent o densitate energetică mai scăzută și o durată de viață mai scurtă, domenii care necesită încă îmbunătățiri. În ciuda acestor provocări, bateriile sodiu-ion depășesc bateriile plumb-acid în toate privințele și sunt pregătite să le înlocuiască pe măsură ce producția crește și costurile scad.

Compararea performanțelor bateriilor sodiu-ion, litiu-ion și plumb-acid

1.1.1 Menținerea capacității superioare a bateriei cu ioni de sodiu la temperaturi extreme

Bateriile cu ioni de sodiu sunt campioane când vine vorba de temperaturi extreme, funcționând eficient între -40°C și 80°C. Acestea se descarcă la peste 100% din capacitatea lor nominală la temperaturi ridicate (55°C și 80°C) și încă păstrează mai mult de 70% din capacitatea lor nominală la -40°C. De asemenea, acestea suportă încărcarea la -20°C cu o eficiență de aproape 100%.

În ceea ce privește performanța la temperaturi scăzute, bateriile litiu-ion depășesc atât bateriile LFP, cât și pe cele plumb-acid. La -20°C, bateriile sodiu-ion își păstrează aproximativ 90% din capacitate, în timp ce bateriile LFP scad la 70% și bateriile plumb-acid la doar 48%.

Curbele de descărcare ale bateriilor sodiu-ion (stânga), bateriilor LFP (mijloc) și bateriilor plumb-acid (dreapta) la diferite temperaturi

1.1.2 Performanță excepțională a bateriei sodiu-ion

Datorită diametrului Stokes mai mic și energiei de solvatare mai mici în solvenți polari, ionii de sodiu au o conductivitate electrolitică mai mare decât ionii de litiu. Diametrul Stokes este o măsură a dimensiunii unei sfere într-un fluid care se sedimentează la aceeași viteză ca și particula; un diametru mai mic permite o mișcare mai rapidă a ionilor. O energie de solvatare mai mică înseamnă că ionii de sodiu se pot desprinde mai ușor de moleculele de solvent la suprafața electrodului, îmbunătățind difuzia ionilor și accelerând cinetica ionilor în electrolit.

Comparație între dimensiunile ionilor solvatați și energiile de solvatare (KJ/mol) ale sodiului și litiului în diferiți solvenți

Această conductivitate ridicată a electrolitului duce la o performanță impresionantă a vitezei. Bateria litiu-ion poate încărca până la 90% în doar 12 minute - mai rapid decât bateriile litiu-ion și plumb-acid.

Comparație între performanțele de încărcare rapidă

1.1.3 Performanță superioară de siguranță a bateriei cu ioni de sodiu în condiții extreme

Bateriile litiu-ion pot fi predispuse la abandon termic în diferite condiții abuzive, cum ar fi abuzul mecanic (de exemplu, strivire, perforare), abuzul electric (de exemplu, scurtcircuit, supraîncărcare, supradescărcare) și abuzul termic (de exemplu, supraîncălzire). În cazul în care temperatura internă atinge un punct critic, se pot declanșa reacții secundare periculoase și se poate produce o căldură excesivă, ceea ce poate duce la scăparea de sub control termic.

Pe de altă parte, bateriile cu ioni de sodiu nu au prezentat aceleași probleme de fugă termică în cadrul testelor de siguranță. Acestea au trecut evaluările pentru supraîncărcare/descărcare, scurtcircuite externe, îmbătrânire la temperaturi ridicate și teste de abuz, cum ar fi zdrobirea, perforarea și expunerea la foc, fără riscurile asociate bateriilor litiu-ion.

2.2 Soluții rentabile pentru diverse aplicații, potențial de piață în expansiune

Bateriile litiu-ion de sodiu strălucesc în ceea ce privește rentabilitatea în diverse aplicații. Acestea depășesc performanțele bateriilor plumb-acid în mai multe domenii, ceea ce le face un înlocuitor atractiv pe piețe precum sistemele de alimentare a vehiculelor cu două roți de mici dimensiuni, sistemele start-stop pentru automobile și stațiile de bază pentru telecomunicații. Odată cu îmbunătățirea performanțelor ciclului și reducerea costurilor prin producția în masă, bateriile litiu-ion ar putea, de asemenea, să înlocuiască parțial bateriile LFP în vehiculele electrice de clasa A00 și în scenariile de stocare a energiei.

Aplicații ale bateriei sodiu-ion

• Sisteme de alimentare a vehiculelor mici cu două roți: Bateriile sodiu-ion oferă un cost al ciclului de viață și o densitate energetică mai bune decât bateriile plumb-acid.
• Sisteme auto Start-Stop: Performanțele lor excelente la temperaturi înalte și joase, împreună cu durata de viață superioară, se potrivesc perfect cu cerințele start-stop din industria auto.
• Stații de bază de telecomunicații: Siguranța ridicată și toleranța la supradescărcare fac ca bateria cu ioni de sodiu să fie ideală pentru menținerea energiei în timpul întreruperilor.
• Stocarea energiei: Bateriile cu ioni de sodiu sunt potrivite pentru aplicațiile de stocare a energiei datorită siguranței lor ridicate, performanței excelente la temperatură și duratei lungi de viață.
• Vehicule electrice din clasa A00: Acestea oferă o soluție rentabilă și stabilă, care satisface nevoile de densitate energetică pentru aceste vehicule.

2.2.1 Vehicule electrice din clasa A00: Abordarea problemei fluctuațiilor prețurilor LFP datorate costurilor materiilor prime

Vehiculele electrice din clasa A00, cunoscute și sub denumirea de microautoturisme, sunt proiectate pentru a fi rentabile și de dimensiuni compacte, fiind perfecte pentru a naviga în trafic și pentru a găsi locuri de parcare în zonele aglomerate.

Pentru aceste vehicule, costurile bateriei sunt un factor semnificativ. Majoritatea automobilelor din clasa A00 au prețuri cuprinse între 30.000 și 80.000 CNY, vizând o piață sensibilă la preț. Având în vedere că bateriile reprezintă o parte substanțială din costul vehiculului, prețurile stabile ale bateriilor sunt esențiale pentru vânzări.

Aceste microautoturisme au, de obicei, o autonomie de sub 250 km, doar un mic procent dintre ele oferind până la 400 km. Prin urmare, densitatea energetică ridicată nu este o preocupare principală.

Bateriile sodiu-ion au costuri stabile ale materiilor prime, bazându-se pe carbonatul de sodiu, care este abundent și mai puțin supus fluctuațiilor de preț în comparație cu bateriile LFP. Densitatea lor energetică este competitivă pentru vehiculele din clasa A00, ceea ce le face o alegere rentabilă.

2.2.2 Piața bateriilor plumb-acid: Bateriile cu ioni de sodiu au performanțe superioare în toate domeniile și sunt pregătite pentru înlocuire

Bateriile plumb-acid sunt utilizate în principal în trei aplicații: sisteme de alimentare mici pentru vehicule cu două roți, sisteme start-stop pentru automobile și baterii de rezervă pentru stațiile de bază de telecomunicații.

• Sisteme de alimentare a vehiculelor cu două roți mici: Bateriile sodiu-ion oferă performanțe superioare, o durată de viață mai lungă și o siguranță mai mare în comparație cu bateriile plumb-acid.

• Sisteme auto Start-Stop: Siguranța ridicată și performanțele de încărcare rapidă ale bateriilor cu ioni de sodiu fac din acestea un înlocuitor ideal pentru bateriile plumb-acid în sistemele start-stop.
• Stații de bază de telecomunicații: În comparație cu bateriile plumb-acid, bateriile sodiu-ion oferă performanțe mai bune în ceea ce privește rezistența la temperaturi ridicate și scăzute, rentabilitatea și siguranța pe termen lung.

Bateriile sodiu-ion depășesc bateriile plumb-acid în toate aspectele. Capacitatea de a funcționa eficient la temperaturi extreme, cuplată cu o densitate energetică mai mare și avantaje de cost, poziționează bateriile sodiu-ion ca un înlocuitor adecvat pentru bateriile plumb-acid. Se preconizează că bateriile sodiu-ion vor domina pe măsură ce tehnologia se maturizează și rentabilitatea crește.

Concluzie

Pe măsură ce căutarea de soluții inovatoare de stocare a energiei continuă, Baterie sodiu-ion se remarcă ca o opțiune versatilă și rentabilă. Capacitatea lor de a funcționa bine într-o gamă largă de temperaturi, combinată cu capacități de viteză impresionante și caracteristici de siguranță îmbunătățite, le poziționează ca un concurent puternic pe piața bateriilor. Fie că alimentează vehicule electrice de clasa A00, înlocuiesc bateriile plumb-acid în sistemele de alimentare mici sau susțin stațiile de bază de telecomunicații, bateriile sodiu-ion oferă o soluție practică și orientată spre viitor. Având în vedere progresele continue și potențialele reduceri ale costurilor prin producția în masă, tehnologia sodiu-ion este pe cale să joace un rol esențial în modelarea viitorului stocării energiei